超聲回彈綜合法檢測混凝土強度試驗研究

摘要：混凝土是在建筑行業中一種重要的原材料，用無破損試驗方法直接檢驗結構物的混凝土強度、缺陷及其他物理力學性能指標，可以確保結構質量，節約材料，提高勞動生產率和加快施工進度。并對回彈法、超聲法和超聲回彈綜合法及抽芯實壓法對混凝土檢測的數據進行數理分析對比，認為超聲回彈綜合法比單一的回彈法得出的結論要準確得多，隨著超聲技術在實際工程檢測中的普及應用，超聲回彈綜合法作為結構混凝土強度無破損檢測技術的應用前景廣闊。

關鍵詞：超聲回彈;綜合法檢測;混凝土強度試驗

引言

超聲回彈綜合法是利用超聲儀和回彈儀，測試混凝土的超聲聲速值和回彈值，然后根據超聲回彈綜合法測強公式推算混凝土強度的一種方法。無破損試驗方法的優越性較傳統的破損試驗方法就更為突出。因此，對無破損試驗方法這項新技術的研究就具有更大的現實意義和廣闊的發展前景。

1.超聲回彈綜合法檢測結構混凝土強度的原理及特點

回彈法測試因其儀器價格便宜，試驗費用低廉，操作簡單方便，不受構件特征限制等優點，在國內外工程的質量檢驗、質量監督、事故處理和工程擴建中得到了更廣泛的應用。因此，用單一的物理指標必然難以全面的反映這些要素，更不能確切地反映強度值。所以人們就想到用較多的指標綜合反映混凝土強度，這就是超聲-回彈法的基本設想。以回彈代表值體現混凝土結構的表觀強度，以超聲波聲速代表值、幅值及頻率值變化體現混凝土內部強度和缺陷程度。由于回彈法是利用混凝土的抗壓強度與其表面硬度之間所存在的一定關系來測定混凝土表面的強度，隨著齡期的增長，混凝土表面的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳起化學反應，超聲-回彈法就是采用超聲儀和回彈儀，對結構混凝土同一測區分別測量聲速和回彈值，然后利用已建立起來的測強公式推算該測區混凝土的強度。但是這種方法容易受環境設備等因素的影響，因此它的準確程度也比鉆芯法要低，而近幾年來，利用超聲回彈綜合檢測法對其混凝土強度進行評定，較以前有了很大的提高。混凝土表面的濕度對回彈值有顯著影響。濕度越大，回彈值越低，而對超聲來說，聲波在水中的傳播要比在空氣中傳播速度快，可部分抵消影響，但這種影響隨混凝土強度的提高而變小。單一的回彈法和超聲波檢測會受到多種因素的影響，而綜合法能夠減少一些因素的干擾，比較全面的反映整體混凝土構件的質量，所以對提高混凝土無損檢測的質量具有明顯的效果。因此這種方法不能反映出混凝土內部的質量，在使用中有一定的局限性，從而造成回彈值與實壓強度偏差較大。

2.超聲波檢測儀的技術要求

回彈法檢測實際上是測定構件表面硬度，考慮到大量的工程實踐中常常碰到一些剛度較低，表面受腐蝕、損傷或無可靠支撐，不適合于回彈法使用的測試對象，采用超聲-回彈綜合法可以抵消或減少某些因素對混凝土強度的影響，從而提高測強曲線的可信度，使不同條件的修正大為簡化。超聲回彈綜合法檢測混凝土構件強度是利用混凝土回彈值、超聲聲速值等物理量簡接推定混凝土強度，而混凝土又是一種多項復合材料，其各種性能必然受外界和各種因素的影響，超聲測強的影響因素很多，不管手動還是自動判讀聲時，在同一測試條件下，測讀數值都應具有一定的重復性。重復性越好，說明聲時讀數越準確可靠，故應建立一個聲時測量重復性的檢查方法。在重復測試中，首波起始點的樣本偏差點數乘以樣本時間間隔，即為聲時讀數的差異。在儀器研制、測試技術及工程質量的實測等方面都取得了較大進步，積累了不少有益的經驗，取得了一定水平的科研成果，縮小了與國外同時期先進水平的差距。混凝土中的自由水結冰，體積增大，可導致聲速值偏高而產生較大的測試誤差。當環境溫度高于40℃時，超過了儀器例行的使用溫度，因電子元件性能改變，也會產生測試誤差。混凝土表面的濕度對回彈值有顯著影響。濕度越大，回彈值越低，而對超聲來說，聲波在水中的傳播要比在空氣中傳播速度快，可部分抵消影響，但這種影響隨混凝土強度的提高而變小。在進行混凝土強度的推定時，粗骨料為卵石，粗骨料為碎石，當按單個構件檢測時，已該構件各測區強度中的最小值作為該構件的混凝土強度推定值;

3.超聲回彈綜合法檢測混凝土強度的測試方法

3.1回彈法檢測混凝土強度檢測方法

隨著房地產業的發展，對混凝土強度、性能的要求也越來越高，配制高強或高性能混凝土的主要方法之一就是摻加礦物細料，摻加硅灰配制高強混凝土已經是很成熟的方法。回彈值因砼碳化增大而提高。還可以彌補相互間的不足，回彈值法主要以表層的彈性性能來反映砼強度，當構件截面尺寸較大或內外質量有較大差異時，就很難反映混凝土的實際強度。 在每個測區的對應測試面上各彈擊8次，二個測試面共測得16個回彈值，精確至1。回彈測試時要求回彈儀的軸線應與試塊側面保持垂直。測點宜在測區范圍內均勻分布，超聲波計算公式相關性偏差。最重要的一點是可以提高測試精度。

3.2超聲波檢測混凝土強度檢測方法

在早齡期的混凝土中，聲速值的增加大于混凝土強度的增加，隨著齡期增加，聲速的增加要小于強度的增加。超聲回彈綜合法具有操作簡單方便;部分程度上減少了齡期和含水率的影響;內外結合，能夠更為全面地反映結構混凝土的質量;具有較高的檢測精度。但有時檢測精度難以滿足要求。當混凝土被測部位只能提供兩個相鄰表面時，雖然無法進行對測，但可以采用丁角方法檢測。即將一對F、S換能器分別耦合于被測構件的兩個相鄰表面進行逐點測試，兩個換能器的軸線形成90°夾角。如果混凝土中含有裂縫，就不能用超聲波檢測混凝土強度，在檢測時，應結合首波形狀提高準確度，如果首波形狀發生改變，說明混凝土內部存在缺陷，此時就不應繼續使用超聲聲速換算混凝土強度。由于超聲回彈綜合法能減小一些因素的影響程度，較全面的反映整體混凝土質量，所以對提高無損檢測混凝土強度的精度，具有明顯的效果。因為綜合法強度換算表中超聲波聲速是以對測的縱波聲速回歸計算的，如單面平測大部分接受到的是表面波，不能直接查讀強度換算表，需要進行修正后使用強度換算表。超聲與回彈綜合法是以材料的應力應變行為與其強度的關系作為依據。超聲的速度主要反映了材料的彈性性質，由于它能穿過材料，所以人們就想到用較多的指標綜合反映混凝土強度，這就是超聲-回彈法的基本設想。

4.結語

綜上所訴：采用超聲回彈綜合法現場檢測混凝土構件強度既能反映構件混凝土的彈性，又能反映其塑性;既能反映其表層狀況，又能反映其內部構造。在實際工程應用中具有很大的優越性，進一步改善測強曲線的擬合精度和預測能力是提高該方法檢測精度的必要途徑。影響因素之多使得這項檢測技術還是存在著諸多缺陷。隨著人們對建筑質量要求的關注，這種檢測技術也有待進一步完善。

參考文獻：

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